Temperatura apei de răcire în timpul toamnei determină carasul să stocheze cantități mari de glicogen în creier pentru a menține creierul funcțional și sănătos din februarie până în aprilie, când nu mai există oxigen în iazuri, arată un nou studiu.

supraviețuiască

Studiul din Finlanda a constatat că cantitatea de glicogen din creier a fost la vârf în februarie, când iazul a devenit aproape epuizat de oxigen (anoxic). Glicogenul, o sursă de energie pe care creierul crap îl folosește pentru a supraviețui anoxiei, a fost de 15 ori mai mare în februarie, comparativ cu conținutul de glicogen din creier în iulie, când oxigenul din iaz este la vârf.

În același timp, activitatea pompei de sodiu-potasiu a creierului crapului, o măsură a cererii de energie, a scăzut de 10 ori până la punctul său scăzut între februarie și aprilie, a declarat autorul principal al studiului, Vesa Paajanen. Luate împreună, aceste descoperiri indică că crapul prelungește de 150 de ori cât poate supraviețui fără oxigen în apa rece. Mai mult, studiul a constatat că temperatura scăzută a apei a pus în mișcare aceste schimbări fiziologice.

"Acesta este primul studiu care arată că activitatea pompei de sodiu este controlată de temperatura apei, nu de cantitatea de oxigen disponibilă în apă", a spus Paajanen. Descoperirile ajută la explicarea modului în care crapul extrage remarcabila fiziologie care îi permite creierului să supraviețuiască luni întregi într-o stare aproape anoxică.

În prezent nu există nicio legătură directă între aceste descoperiri și oameni. Cu toate acestea, fiziologii au realizat recent că creierul uman conține glicogen, deci cine știe? Poate că această linie de cercetare va fi într-o zi importantă pentru ca oamenii să supraviețuiască anoxiei, a spus Paajanen.

Studiul „Modificări sezoniere ale conținutului de glicogen și a activității Na-K-ATPazei în creierul crapului crucian”, realizat de Matti Vornanen și Vesa Paajanen de la Universitatea Joensuu din Joensuu, Finlanda, apare în American Journal of Physiology-Regulatory, Fiziologie integrativă și comparată. Societatea Fiziologică Americană a publicat studiul.

Cartier sigur

Crapul a dezvoltat această remarcabilă adaptare fiziologică ca o modalitate de a evita vecinii supărați: prădătorii. Dar iazurile fără prădători în care trăiesc sunt inospitaliere și necesită ca peștele să supraviețuiască câteva luni în doar câțiva metri de apă acoperită de câțiva metri de gheață și zăpadă.

Conținutul de oxigen din iazurile finlandeze scade dramatic atunci când gheața și zăpada le acoperă, prevenind difuzia oxigenului din aer și tăind plantele acvatice de lumina necesară pentru fotosinteză, a spus Paajanen. Iazurile din Finlanda pierd treptat oxigen după vară, iar din februarie până în aprilie iazurile nu au practic oxigen.

Membrii familiei crapului sunt cunoscuți pentru capacitatea lor de a se adapta la condiții anoxice. Vărul carasului, peștele auriu, a fost peștele preferat înainte de apariția echipamentului de aerare a tancurilor. Însă crapul caras este un lucru deosebit chiar și în familia crapului, supraviețuind fără oxigen.

Când crapul crucian trăiește în corpuri mai mari de apă, cum ar fi lacurile, fac o altă adaptare remarcabilă pentru a evita gurile prădătorilor: își schimbă forma pentru a se face mai scurți și mai grași, ceea ce face mult mai dificil pentru prădători să își obțină fălcile în jurul lor. În iazuri, peștii se alungesc, dar se mișcă mult mai puțin în timpul iernii și nu mănâncă deloc. Pot să rămână imobile până la două minute când sunt scoase din apa rece, a spus Paajanen.

Problema cererii-ofertă

Pentru a măsura cererea de energie, Paajanen și Vornanen au analizat activitatea pompei de sodiu-potasiu. Pompa de sodiu este principala modalitate a organismului de a menține funcția celulară în echilibru în fața condițiilor extreme. Pompa este necesară pentru a transmite informații între celule, inclusiv neuronii din creier. Cu cât pompele sunt mai silențioase, cu atât creierul este mai puțin activ și consumă energie. Cu toate acestea, dacă pompele se opresc, celulele mor.

Glicogenul, forma în care corpul stochează carbohidrații, este sursa de energie pe care o folosesc organele vitale, cum ar fi inima și creierul, pentru a supraviețui anoxiei. "Glicogenul se găsește în mod obișnuit în ficat și în mușchi, dar depozitele de glicogen au fost, în general, considerate a fi minime în creier", a spus Paajanen.

Într-un studiu anterior, Paajanen și Vornanen au descoperit că crapul a depozitat glicogen suplimentar în inimă în timpul iernii. În studiul actual, au emis ipoteza că creierul crapului carian are, de asemenea, depozite vaste de glicogen, pe care le atrage atunci când oxigenul se epuizează.

Temperatura apei, nu oxigenul, acționează ca o declanșare

Cercetătorii au petrecut 12 luni adunând câte 20-30 de crap în fiecare lună dintr-o capcană pentru pești pe care au pus-o într-un iaz din apropiere. Au început experimentul în mai 2002 și s-au încheiat în iunie 2003, urmărind temperatura apei și examinând creierul peștilor la scurt timp după scoaterea lor din iaz.

Au descoperit că odată cu răcirea apei în octombrie și noiembrie, crapul a început să consume mai puțină energie (pompa de sodiu încetinește) și să-și acumuleze depozitele de glicogen (carbohidrați), chiar dacă apa avea încă mult oxigen.

Fondul studiat că glicogenul și pompa de sodiu joacă roluri la fel de importante în transportul peștilor în perioada anoxică. Nivelul glicogenului care susține funcția creierului timp de 16 ore în iarna anoxică, când cererea de energie este scăzută, ar susține peștele doar opt minute vara cu aceeași cantitate de oxigen. Asta pentru că cererea de energie crește odată cu creșterea temperaturii apei, a menționat Paajanen.

Academia din Finlanda a oferit un grant de cercetare pentru această lucrare.